Support avancé pour les entreprises. 4èmes journées mésocentres 20/21 Septembre 2011

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1 Support avancé pour les entreprises 4èmes journées mésocentres 20/21 Septembre 2011 Patrick BOUSQUET-MÉLOU CRIHAN - Centre de Ressources Informatiques de Haute-Normandie

2 Introduction Pôle Régional de Modélisation Numérique

3 Généralités

4 PRMN Equipe Béatrice Charton : administration système Sébastien Vigneron : administration système Laurent Vervisch : développement du système de soumission Patrick Bousquet-Mélou : support scientifique Image : J. Boisse, GPM 4

5 PRMN Volumétrie Utilisateurs Plus de 40 laboratoires utilisateurs (> 180 comptes) 90 utilisateurs actifs par mois en moyenne Heures de calcul Image : Abdellah Hadjadj, INSA de Rouen 950 kh.cpu 10/ / kh.cpu 10/ / kh.cpu 10/ / kh.cpu 10/ /2011 5

6 Thématiques Octobre 2009-Septembre 2010 Mécanique des fluides prépondérante : 41 % des heures.cpu (33% académiques, 8% industriels) Activité non négligeable en chimie (20%), matériaux (19%), physique des matériaux (11%), climatologie (8%) Autres : mathématiques, optique, etc. 6

7 Utilisateurs Octobre 2009-Septembre 2010 Localisation des laboratoires Rouen Le Havre Caen Nantes Le Mans Paris Reims, Lille, Dijon, etc. 7

8 Architectures en exploitation

9 ANTARES Grappe de calcul IBM idataplex

10 Grappe idataplex Architecture matérielle Puissance crête théorique : 16,6 TFlops CPU 3,1 TFlops GPU 158 nœuds de calcul dx360-m2 «Nehalem» (1264 cœurs) 18 nœuds de calcul dx360-m3 «Westmere» (216 cœurs) 280 To (brut) de disques rapides Connexion sur SYRHANO : 2 x 10Gbit/s Grappe de calcul IBM idataplex - ANTARES (une des trois armoires) 10

11 System p5 Utilisateurs CRIHAN Utilisateurs Centrale Nantes Grappe idataplex Architecture matérielle (suite) Frontales de soumission Antares & Altair System p5 Mise en commun de moyens avec Centrale Nantes Deux frontales Antares et Altair 143 nœuds attribués par défaut aux utilisateurs du CRIHAN 33 nœuds attribués par défaut aux utilisateurs de Centrale Nantes CRIHAN noeuds ECN - 33 nœuds 11

12 ATLAS Serveur Power7

13 IBM Power 7 Bêta test CRIHAN Puissance théorique : 0,9 TFlops Serveur p755 Power 7 «Atlas» 4 sockets octo-cœurs (32 cœurs) 3,5 GHz 256 Go RAM DDR3 13

14 Support aux entreprises

15 Projet initiateur : AMON

16 AMON (05/ /2010) Atelier de MOdélisation Numérique (1) Objectif : proposer aux PME-PMI régionales une plateforme de services autour de la simulation numérique Projet déposé à la DRIRE dans le cadre d une «Action collective» Bilan mitigé (http://www.crihan.fr/admin/pub/ra/ra2010-light.pdf) L intérêt des entreprises est vif Les besoins régionaux concernent principalement la mécanique des fluides Les entreprises (PME, bureaux d études) apprécient : une certaine souplesse pour la mise en place du service dont elles ont besoin (tests préalables systématiques), un support technique/applicatif réactif 16

17 AMON Atelier de MOdélisation Numérique (2) Le coût des licences logicielles reste prohibitif L acquisition de licences ANSYS Fluent n a pu être à peu près amortie que dans la période mars mars 2010 Des logiciels libres de référence (OpenFOAM, Code Saturne) sont exploités 17

18 Le service actuel

19 Support aux entreprises Le service actuel Le volet HPC-PME du projet renforce la pérennité du service Accord spécifique ANSYS-CRIHAN mars mars licences annuelles ANSYS CFD (Fluent / CFX) et 3 packs HPC (128 processus au maximum) acquis par le CRIHAN Les entreprises peuvent utiliser ces ressources à distance, après acquisition de leur part d un «bundle» (licence mono-processeur pour 1 ou 3 mois) pour leur étude 19

20 Support aux entreprises Le service actuel (2) Exploitation des ressources en 2011 : CFD 1 PME de R&D en hydrodynamique navale (logiciel propriétaire) Projet BULBE (financement Ministère de l Agriculture et de la Pêche) «Optimisation de bulbes d étrave pour réduire la résistance hydrodynamique de carènes de bateau de pêche» 1 groupe industriel a exploité OpenFOAM 1 groupe industriel a exploité Fluent ( heures.cpu sur 32 cœurs) 1 bureau d étude a exploité Code Saturne (9 semaines sur 128 cœurs) Volumétrie 10/ /2010 : heures.cpu sur IBM Power5 10/ /2011 : heures.cpu sur Intel Nehalem 20

21 Support aux entreprises Le service actuel (3) Aide au dimensionnement de ressources matérielles Un groupe industriel implanté en Haute Normandie projette d acquérir un cluster de calcul, pour développer son activité de R&D en mécanique des structures Des tests débuteront fin Septembre 2011 sur les architectures du CRIHAN (idataplex, Power7), avec des licences prêtées par l éditeur partenaire du projet 21

22 Collaborations / Support avancé

23 Collaboration HYDROCEAN - ECN - CRIHAN

24 Collaboration : exemple HYDROCEAN - ECN - CRIHAN Préparation commune d un benchmark de performance du code d hydrodynamique SPH- FLOW co-développé par HYDROCEAN et l ECN. Le profilage du logiciel a permis des gains de performance par optimisations scalaires (librairies mathématiques et re-codage «inline» de fonctions) sur architecture IBM Power5 24

25 Collaboration : exemple HYDROCEAN - ECN - CRIHAN => La PME HYDROCEAN et l ECN disposent en 2009 de cas-tests leur permettant d évaluer les différentes plateformes de calcul auxquelles elles accèdent => Le CRIHAN et l ECN disposent de cas-tests inclus dans les benchmarks de l appel d offres HPC CRIHAN - ECN de

26 Projection de performance pour un groupe régional

27 Support avancé Projection de performance Un groupe industriel de Haute Normandie s est engagé depuis un petit nombre d années en simulation CFD Enjeux en 2009 : réduire fortement le temps de simulation d un procédé Objectif : évaluation des gains de performances envisageables Puissance matérielle / logicielle disponible limitée (fin 2009) Dans ce groupe : Fluent bi-processus sur PC Au CRIHAN : Fluent 8 processus sur architectures Power5 et Xeon 5140 Appel d offres HPC CRIHAN - ECN à ce moment-là Réponses en cours d évaluation fin 2009 Nehalem 2,67 GHz ou 2,8 GHz, InfiniBand DDR ou QDR => Projection de performance sur la future architecture de calcul du CRIHAN 27

28 Support avancé Projection de performance Méthode Evaluer la performance mono-cœur du Nehalem sur les cas-tests de l entreprise Evaluer l accélération parallèle de Fluent, pour ces cas, sur réseau haute performance Performance mono-cœur sur Nehalem Le CRIHAN disposait d un serveur bi - socket Nehalem 2,67 GHz => Mesure sur 1 cœur Nehalem avec Fluent

29 Support avancé Projection de performance Accélération parallèle (1) Architecture de calcul possédant un réseau haute performance au CRIHAN en 2009 : cluster IBM p575 Power5 Réseau Federation Latence : 5 µs Débit théorique : 16 Gbit/s mesuré (IMB benchmark) : 13 Gbit/s => Mesures avec Fluent 6.3, de 1 à 16 processus (licence 8 processus acquise en licence 8 processus prêtée par ANSYS pour les tests) 29

30 Support avancé Projection de performance Accélération parallèle (2) Temps (s) avec Fluent 6.3 pour 1 à 16 processus &#!!" &!!!" %#!!" %!!!" $#!!" $!!!" *+,-.#"/"$01"234"5"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" '"678.9":;."<78="5"2AB;CAD"EDF-.<-D" #!!"!" $" %" '" (" $)" 30

31 Support avancé Projection de performance Accélération parallèle (3) Efficacité parallèle avec Fluent 6.3, de 2 à 16 processus ($!"# (!!"# '!"# &!"# %!"# $!"# )*+,-.#/#(01#234#5############# '#678-9#:;-#<78=#5# >,=,-;?*<# %#678-9#:;-#<78=#5# 2BC;DBE#FEG,-<,E#!"# (# $# %# '# (&# 31

32 Support avancé Projection de performance Hypothèse 8 cœurs par nœuds Power5 et par nœuds Intel (en cours d acquisition), réseaux performants (Federation / InfiniBand, communications internœud au-delà de 8 processus => accélération parallèle sur Nehalem/InfiniBand = accélération mesurée sur Power5/Federation Cette accélération est donc appliquée à la performance mesurée sur 1 cœur Nehalem EP 32

33 Support avancé Projection de performance Conclusion technique Nombre de processus parallèles Projection (+/- 5%) faite en 2009 Facteur de gain attendu avec Fluent 12 sur Nehalem EP, par rapport à 2 processus Fluent 6.3 sur le PC de l entreprise Mesure faite sur l idataplex du CRIHAN en 2010 Gain avec Fluent 12.1 par rapport à 2 processus Fluent 6.3 sur le PC de l entreprise Mesure faite sur l idataplex du CRIHAN en 2011 Gain avec Fluent 13.0 par rapport à 2 processus Fluent 6.3 sur le PC de l entreprise 2, ,2 10,1 10,7 14,4-20,4-35,2 38,2-57,6 66,

34 Support avancé Projection de performance Conclusion pour l ingénieur R&D (à l issue de l évaluation) L entreprise «dispose avec le CRIHAN des moyens techniques et économiquement intéressants pour réaliser des simulations complexes concernant la simulation des procédés industriels fortement dépendant du temps» Cet ingénieur a exploité l idataplex du CRIHAN en 2011 pour l étude d un autre procédé heures.cpu avec Fluent 13.0, 32 processus Il projette l examen d autres cas en

35 Centre de Ressources Informatique de Haute-Normandie

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